Устройство для защиты электрической сети с электродвигателями от тока короткого замыкания

Патент 748627

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

О Il И С А Н И Е „„748627

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскив

Социапистическив

Республик (61 ) Допол н и тел ьное к а вт. с вид-ву (22) Заявлено 15.02.78 (21) 2579538/24-07 с присоединением заявки М 2579539/07 (28) Приоритет (51) M. Кл.

Н 02 Н 3/08

Н 02 Н 1/04

1Ъсударственный кемитет

СССР

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень Ме 26 ао делам изобретений и еткрытий (53) УДК621316, .925 (088.8) Дата опубликования описания 15,07.80

Л. Н, Карппловский, Н. С. Калашников, Г. М, Кульман, В. И. Ровинский и 3. Х. Зарецкий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

С ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ ОТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике,. в частности к защите электрических сетей от токов короткого замыкания, Известно устройство защиты электрических ,сетей от токов короткого замыкания, содер5 жащее датчик тока, пороговый элемент для сравнения величины тока в защищаемой сети с установкой и блок отключения (1). При пусковом режиме действие защиты блокируется. о

Однако канал блокировки защиты Содержит датчик величины высших гармонических составляющих тока небаланса, что вызывает трудности при технической реализации этого устройства и кроме того, вызывает ложную работу устройства из-за действия помех.

Известно также устройство защиты электрических сетей от токов короткого замыкания, содержащее датчик тока в сети, пороговый элемент и блок отключения. Это устройство имеет канал блокировки действия зашиты на время пуска двигателя, при этом датчиком пускового режима является датчик выделения апериодической составляютцей контролируемого тока (2}.

Недостатком этого устройства также является низкая помехоустойчивость и надежность из-за сложности различения помех от полезного сигнала. Это ведет к ложным срабатываниям защиты, нарушению бесперебойного снабжения потребителей электроэнергией, излишнему расходованию моторесурса.

Цель изобретения вЂ” повышение надежности работы устройства защиты за счет исключения ложных срабатываний при появлении в, защищаемой сети пусковых токов двигателей.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем датчик тока, пороговый элемент, выход которого соединен.. со входом магнитного пускателя через ключ, управляющий вход которого связан с выходом элемента формирования блокирующего сигнала канала блокировки защиты, выполненного в виде последовательно связанных датчика пускового режима электродвигателя, элемента сравнения и элемента формирования блокирующего сигнала, датчик пускового режима

3 74 электродвигателя установлен в непосредственной близости от входа двигателя и соединен с ним и с выводом силового контакта магнитного пускателя. При этом датчик пускового режима электродвигателя может быть выполйен в виде датчика тока, включенного последовательно между выводом магнитного пускателя и входом электродвигателя, а также в вице выпрямителя, включенного параллельно выводам авилового контакта магнитного пускателя, в этом случае элемент сравнения может быть выполнен в виде накопителя-дозатора энергии.

Причем при выполнении элемента формирования блокирующего сигнала в виде триггера, выход элемента формирования блокирующего сигнала может быть соединен с управляющим входом ключа непосредственно или при выпол1 нении элемента формирования блокирующего ситнала в виде, генератора пилот-сигнала, выход указанного элемента формирования может быть подключен через вывод силового контакта магнитного пускателя и дополнительно введенный селектор пилот-сигнала, подклю- ченный к выходу упомянутого датчика тока, На фиг. 1 представлена схема устройства, при использовании в качестве датчика пускового режима, датчика тока, установленного непосредственно на входе электродвигателя; на фиг. 2 вЂ” схема устройства при использовании в качестве датчика пускового режима выпрямителя, подключенного параллельно силовому контакту магнитного пускателя; на фиг. 3 вЂ” схема устроиства прн использовании сети в качестве канала связи.

Устройство состоит из датчика пускового режима электродвигателя 1, выпрямителя 2 (при необходимости), элемента сравнения 3, элемента формирования блокирующего сигнала (генератор пилот-сигнала) 4, согласующего блока 5 (при необходимости), датчика 6 тока селектора пилот-сигнала 7, порогового элемента 8,, ключа 9, блок 10 отключения, выполненный в виде магнитного пускателя и линии задержки 1.1 (при необходимости).

8627 4 соединен со входом блока 10 отключения (магнитного пускателя) .

В целях повышения надежности блокировки блока 10 отключения, сигнал, несущий

5 информацию о наличии в сети блокирующего сигнала (пилот-сигнала) подают на управляемый вход ключа 9 с опережением по отношению и сигналу, несущему информацию о превышении величиной тока в сети (или скоростью изменения этого тока) установки уровня. Это достигается путем подачи указанной информации о превышении на ключ 9 через линию задержки 11.

Работа происходит следующим образом.

При подключении (пуске) к сети двигателя, например, при замыкании выключателя на выходе датчика 1, появляется сигнал, про".порциональный величине (либо производной) тока в сети. Этот сигнал, в случае необхо2О димОсти, выпрямляют с пОмОщью BblnpBMH теля 2 и подают на элемент сравнения 3.

В момент превышения сигналом на выходе выпрямителя 2 заданного уровня срабатывания элемента сравнения 3, на вход генерато. ра пилот-сигнала 4 подается запускающий сигнал, вызывающий генерирование пилот-сигнала, который через согласующий блок 5 подают в защищаемую электрическую сеть.

Таким образом, в электрической сети наряду с пусковым током появляется сигнал

"метка, который несет информапупо о том, что имеющее место превышение порога срабатывания уставки уровня (или производной) 8, на которую поступает информация о величине (или производной) тока в сети

35 с датчика 6 тока (или производной) 6 через селектор пилот-сигнала 7, является не результатом короткого замыкания в сети, а результатом подключения (пуска) двигателя, например, асинхронного, Этот выделенный

4О из электрической сети с помощью датчика 6 пилот-сигнал, через блок 7 селекции подается на управляемый вход ключа 9 и вызы вает размыкание этого ключа.

Выход датчика пускового режима электродвигателя 1, расположенного непосредственно на входе двигателя через выпрямитель 2 соединен со входом элемента сравнения 3, выход которого соединен с входом элемента . формирования блокирующего сигнала (генера; тора пилот-сигнала). 4. Выход генератора пилот-сигнала 4 через согласующий блок 5 соединен с защищаемой электрической сетью, Выход датчика тока (или производной тока)

6 через селектор пилот-сигнала 7 соединен со входом порогового элемента 8 и параллельно с управляющими входом ключа 9.

Выход порогового элемента 8 через клич 9

Таким образом, доступ информации о превышении величиной тока (или производной тока) в сети априорно заданного уровня (или

/ производной) прерывается, и блок 10 отключения не срабатывает.

Если же превышение тока в сети происходит в результате короткого замыкания, а не подключения (пуска двигателей), то ключ 9 останется замкнутым, и сигнал, несущий информацию о том, что ток (либо производная тока) в сети превысила допустимый уровень, поступит через ключ 9 на входблока 10от1 ключения, что вызовет отключение сети.

5 7

Блокирующий сигнал может быть подан на управляемый вход ключа 9 и через специально организованный канал связи.

Таким образом, расположенный непосредственно на входе двигателя датчик 1 не реагирует на собственно ток короткого замыкания, имеющий место в любой другой точке защищаемой сети.

Однако, кроме пускового тока двигателя, указанный датчик мог бы реагировать на ток короткого замыкания только в двух случаях: когда короткое замыкание имеет место непосредственно внутри двигателя; когда в силу наличия короткого замыкания в друтих точках контролируемой сети двигатель переходит в генераторный режим, что сопровождается кратковременным выбросом тока значительной величины.

Но оба эти случая легко познаются и с помощью логических схем исключаются из действия системы блокировки датчика 6.

Действительно, короткое замыкание внутри двигателя, имевшее место до его включения в сеть, может определяться известными способами (то есть с помощью предстартового контроля тестовыми сигналами), хотя это и необязательно, В случае, если короткое замыкание в двигателе произошло в момент нли после пуска (либо имело место ранее), то этот факт легко определяется по перекосу (асимМетрии) напряжений (токов) на фазах (обмотках) двига,теля.

Наличие сигналов об имеющих место указанных ситуациях с помощью логических схем (на рисунке не показаны) препятствует блокировке защиты анализирующим устройством, изложенным в заявке.

Для случая же опознавания перехода двигателя в генераторный режим (из-за имеющего место короткого замыкания в сети), что сопровождается кратковременным (по сравнению с пусковыми токами и токами короткого замыкания) броском тока, используют либо реле обратной мощности, либо фильтрующие (интегрирующие) каскады на выходе выпрямителя. И в том, и в другом случае, блокировка защиты запуском пилот-сигнала, не осуществляется, основной датчик защиты 6 выполняет возложенные на него задачи. через пороговый элемент 8 и ключ 9 соединен

I с уп1>авляющим входом блока 10 отключения.

Входы выпрямителя 12, используемого в ка° честве датчика пускового режима соединены с различными выводами силового контакта магнитного пускателя 10 (блок отключения), а выходы выпрямителя 12 через фильтр 13 и элемент сравнения, выполненный в виде накопителя-доэатора электроэнергии 3 соединен

1й с входом усилителя 14 непосредственно, выход которого подключен к генератору пилот-сигнала 4. Выход генератора пилот-сигнала 4 связан с управляющим входом ключа 9.

В случае использования в качестве канала

1S связи для подачи пилот-сигнала зашищаемои электрической сети между датчиком тока (или производной) 6 и порогового элемента 8 вводится селектор пилот-сигнала 7 (см. рис. 3), один вход которого подключен к выходу

20 датчика тока (или производной) 6, а первый выход вЂ” ко входу элемента 8, второй же выход селектора сигнала 7 подключен к управляющему входу ключа 9. Выход же генератора пилот-сйгнала 4 в этом случае подклю25 чен к защищаемой электрической сети.

Работа происходит следующим образом.

После установки датчика б тока и блока 10 отключения в предназначенные точки защищаемой сети через выпрямитель 12 заряжается

30 накопитель-дозатор 3 электроэнергии. Сигнал, который при этом проходит через накопитель дозатор электроэнергии в первый момент, несет информацию только о том, что устройство подключен к фидеру.

После замыкания силового контакта магнитного пускателя потенциал на входах выпрямителя станет равным нулю. Накопитель-дозатор электроэнергии начнет разряжаться по цепи разряда (например, через резистор и вход

4о усилителя 14). С выхода усилителя 14 сигнал поступит на генератор пилот сигнала 4, который выдает его (через сеть либо непосредственно) на управляющий вход ключа 9, вызывая его размыкание.

Таким образом, на время присутствия пилот-сигнала блок 10 отключения будет отсоединен от датчика 6 тока (или производной)

В случае же отсутствия пилот-сигнала через пороговый элемент 8 и ключ 9 на вход

50 блока 10 отключения поступит сигнал, которыи приведет к срабатыванию защиты.

Таким образом, блокировка защиты датчика 6 осуществляется только в момент запуска двигателя на время присутствия пускового тока, а во всех других случаях эта блокировка не осуществляется.

При использовании информации о состоянии .,силового контакта магнитного пускателя дат чик тока (или производной) б последовательно

48627 6

Научно-технический эффект предложенного решения состоит в повышении помехоустойчивости и надежности защиты, заключающейся в исключении ложных срабатываний защиты при пусках двигателей, что в свою очередь

1 ведет к обеспечению бесперебойного снабжения электроэнергией потребителей, сохранению

748627

7 моторесурса расцепителей и уменьшению излу чаемых помех. Кроме того, упрощается настройка защит, Формула изобретений

1. Устройство для защиты электрической сети с электродвигателями от тока короткого замыкания, содержащее датчик тока, пороговый элемент, выход которого соединен со входом магнитного пускателя через ключ, управляющий вход которого связан с выходом элемента формирования блокирующего сигнала канала блокировки защиты, выполненного в виде -последовательно связанных датчика пус. кового режима электродвигателя, элемента сравнения и элемента формирования блокирующегосигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, датчик пускового режима электродвигателя установлен в непосредственной близости от входа двигателя и соединен с ним и с выводом силового контакта магнитного пускателя, 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ютц е е с я тем, что датчик пускового режима электродвигателя выполнен в виде датчика тока, включенного последовательно между выводом магнитного пускателя и входом электродвигателя.

3.Устройствопоп,1, отличающее с я тем, что датчик пускового режима электродвигателя выполнен в виде выпрямителя, включенного параллельно выводам силового контакта магнитного пускателя, а элемент сравнения выполнен в виде накопителядозатора энергии.

4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что элемент формирования блоl0 кирующего сигнала выполнен в виде триггера и его выход непосредственно соединен с управляющим входом ключа.

5. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что элемент формирования бло15 кирующего сигнала выполнен в виде генератора пилот-сигнала и его выход соединен с управляющим входом ключа через вывод силового контакта магнитного пускателя и дополнительно введенный селектор пилот-сигнала, 20 подключенный к выходу упомянутого датчика тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1: Атабеков Г. И. Дифференциальное реле с тормозным действием от высших гармонических составляющих тока небаланса, журнал

"Электрические станции", Р И, 1938.

2. Применение электронной техники в системах управления электротяговых устройств, Труды ВНИИЖТ, вып. 33б, с. 79 вЂ” 182.